船舶用甲醇双燃料发动机的制作方法

1.本实用新型涉及船用发动机技术领域，尤其涉及一种船舶用甲醇双燃料发动机。


背景技术：

2.柴油甲醇双燃料发动机即以柴油和甲醇为燃料的发动机，其具有柴油模式和柴油/甲醇双燃料模式，柴油模式即以柴油作为燃料的工作模式；柴油/甲醇双燃料模式即以柴油和甲醇作为双燃料的工作模式。
3.中国专利cn1470752a船舶用双燃料发动机公开了柴油机的进气喷醇装置及喷射控制方法，即在柴油机进气道安装甲醇喷嘴，喷入的甲醇同空气形成均质混合气后进入气缸，再用缸内直喷的柴油引燃混合气，这种方式对原机改动较小，应用灵活，但该专利基于车用柴油机提出，其具体结构并不能适用于不同船舶用发动机，尤其是存在多个缸体的情况下，醇燃料分配管可能存在与对应的气缸连接受阻的情况发生。
4.因此，亟需一种船舶用甲醇双燃料发动机，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提出一种船舶用甲醇双燃料发动机，能够适用于不同船舶用甲醇双燃料发动机的安装需要。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.船舶用甲醇双燃料发动机包括：
8.发动机主体，所述发动机主体包括机座、机架、进气总管和排气总管，所述机架包括多个缸体，每个所述缸体均覆盖有缸盖，且每个所述缸盖分别与所述排气总管和所述进气总管连接；
9.甲醇输送管，所述甲醇输送管与甲醇源连通，多个所述缸盖通过第一连通管道并联连接于所述甲醇输送管，所述缸盖上设置有安装孔，所述第一连通管道与所述安装孔连通，且每个所述缸盖均通过至少两根所述第一连通管道与所述甲醇输送管连接，每根所述第一连通管道均设置有甲醇喷射阀，所述甲醇输送管包括多个连接管和多个波纹膨胀节，多个所述连接管与多个所述缸盖一一对应设置，相邻所述连接管通过所述波纹膨胀节连通。
10.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，所述缸盖上设置有安装孔，所述安装孔与单个所述缸盖连接的所述第一连通管道数量相同。
11.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，所述甲醇输送管设置有蓄能器。
12.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，所述连接管和与所述连接管连通的所述甲醇喷射阀通过一根所述第一连通管道连接，所述连接管为双壁管，所述波纹膨胀节为双壁波纹膨胀节。
13.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，位于所述甲醇输送管下
游的一个所述连接管连接有气动吹扫阀。
14.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，与所述气动吹扫阀连接的所述连接管连通有蓄能器，且与所述气动吹扫阀连接的所述连接管设置有温度传感器。
15.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，与所述气动吹扫阀连接的所述连接管还连通有泄放收集罐，所述泄放收集罐连接有泄放阀，所述泄放收集罐处设置有液位传感器。
16.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，还包括甲醇ecu、上位机、甲醇浓度检测仪和甲醇系统开关，所述甲醇ecu分别与所述气动吹扫阀、温度传感器、液位传感器、上位机、甲醇浓度检测仪和甲醇系统开关电连接。
17.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，所述甲醇输送管设置有管压传感器。
18.作为上述船舶用甲醇双燃料发动机的一种优选技术方案，所述进气总管、排气总管上还分别设置有安全阀。
19.本实用新型有益效果：
20.相邻连接管通过波纹膨胀节连通，也即连接管与波纹膨胀节间隔设置，波纹膨胀节将相邻的连接管连通，由于波纹膨胀节的长度可调，这样，能够保证连接管能够与缸盖实现连接，保证第一连通管道能够与缸盖实现连接，防止因为制造误差造成第一连通管道和缸盖之间不能正常连接的情况发生，如此可满足不同缸盖与甲醇输送管的连接。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型实施例提供的船舶用甲醇双燃料发动机的内部结构示意图。
23.图中：
24.1、机架；11、缸盖；2、进气总管；21、安全阀；22、空冷器；3、涡轮增压器；4、排气总管；41、废气旁通阀；5、甲醇输送管；51、连接管；52、波纹膨胀节；53、甲醇喷射阀；54、气动吹扫阀；55、温度传感器；56、管压传感器；6、第一连通管道；7、蓄能器；8、泄放收集罐；81、泄放阀；82、液位传感器；91、甲醇ecu；92、上位机；93、甲醇浓度检测仪；94、甲醇系统开关；95、控制线束；10、废气管路。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
26.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
29.现有技术中对于柴油甲醇双燃料发动机而言，存在空气进气压力不足的情况，为此，本实施例中提供了一种船舶用甲醇双燃料发动机废气旁通方案，根据发动机运行工况，调整发动机进气压力及流量，甲醇喷射压力与进气压力相关，为压差控制方式。为此，本实施例中提供了一种船舶用甲醇双燃料发动机，以解决甲醇压力不足引起的甲醇浓度不均匀的情况发生。
30.如图1所示，船舶用甲醇双燃料发动机包括发动机主体和甲醇输送管5，其中发动机主体包括机座、机架1、进气总管2、空冷器22、涡轮增压器3、排气总管4和废气管路10，机架1包括多个缸体，每个缸体均覆盖有缸盖11，且每个缸盖11分别与排气总管4和进气总管2连接，进气总管2和排气总管4上还分别设置有安全阀21。设置在进气总管2上的安全阀21能够在进气总管2内气压超出最大值时释放进气总管2内的气体，设置在排气总管4上的安全阀21能够在排气总管4内气压超出最大值时释放排气总管4内的气体。防止进气总管2或排气总管4内的气体压力过大而产生较大的危险。排气总管4分别与缸盖11连接，排气总管4与涡轮增压器3连接，排气总管4内的废气能够推动涡轮增压器3转动，从而推动涡轮增压器工作压缩气体，被压缩的气体进入到进气总管2内参与发动机的燃烧，排气总管4还通过废气管路10与涡轮增压器3连通，在废气管路10上设置有废气旁通阀41，废气旁通阀41能够控制废气引入量实现进气流量的调节。
31.甲醇输送管5与甲醇源连通，多个缸盖11通过第一连通管道6并联连接于甲醇输送管5，且每个缸盖11均通过至少两根第一连通管道6与甲醇输送管5连接，每根第一连通管道6均设置有甲醇喷射阀53，甲醇输送管5包括多个连接管51和多个波纹膨胀节52，多个连接管51与多个缸体(每个缸体上均设置有一缸盖11)一一对应设置，相邻连接管51通过波纹膨胀节52连通。
32.甲醇喷射阀53用于开闭第一连通管道6的甲醇流量。
33.相邻连接管51通过波纹膨胀节52连通。也即连接管51与波纹膨胀节52间隔设置，波纹膨胀节52将相邻的连接管51连通，由于波纹膨胀节52的长度可调，这样，能够保证连接管51能够与第一连通管道6实现连接，保证第一连通管道6能够与缸盖11实现连接，防止因为制造误差造成连接管51、第一连通管道6、甲醇喷射阀53、缸体之间不能正常连接的情况发生，如此可满足不同缸盖11与甲醇输送管5的连接。
34.现有技术中对于柴油甲醇双燃料发动机而言，存在甲醇喷射压力波动的情况，为此，本实施例中提供了一种船舶用甲醇输送管稳压方案，在甲醇输送管增加一个蓄能器7，稳定甲醇喷射压力。
35.甲醇输送管5设置有蓄能器7。由于在甲醇输送管5设置有蓄能器7，甲醇输送管5内的甲醇一部分进入到缸盖11内，一部分则进入到蓄能器7中被存储，当甲醇输送管5内的管压较小时，蓄能器7内的甲醇会被释放重新进入到甲醇输送管5内，从而补充甲醇输送管5内的甲醇，以达到提高甲醇输送管5内的管压的目的，稳定压力波动。
36.为了能够实现甲醇喷射阀53与该甲醇喷射阀53对应的缸盖11实现连接的目的，在本实施例中，缸盖11上设置有安装孔，安装孔与单个缸盖11连接的甲醇喷射阀53数量相同。甲醇喷射阀53能够控制第一连通管道6与缸盖11的通断，从而能够根据发动机的实际工况选择性的对第一连通管道6进行连通或断开。
37.具体地，在本实施例中，连接管51与缸盖11通过两根第一连通管道6连接。两根第一连通管道6可根据实际需要选择性通断。每根第一连通管道6上均设置有一个甲醇喷射阀53。发动机在低负荷时使用任一个甲醇喷射阀53，高负荷时使用两个甲醇喷射阀53。
38.当发动机不再工作时，为保证主机安全，需要将甲醇输送管5道内的甲醇吹出，防止低温时甲醇在甲醇管道内结晶而影响发动机的后续工作，为此，在本实施例中，位于甲醇输送管5下游的一个连接管51连接有气动吹扫阀54。这样气动吹扫阀54连通吹扫气体，吹扫气体能够将甲醇输送管5内的残余甲醇吹出甲醇输送管5。
39.具体地，在本实施例中，与气动吹扫阀54连接的连接管51连通有蓄能器7，且与气动吹扫阀54连接的连接管51设置有温度传感器55。蓄能器7设置在连接有气动吹扫阀54连接的连接管51上，这样能够将甲醇输送管5道内的残余的甲醇吹扫干净。
40.由于甲醇输送管5包括多个连接管51与多个波纹膨胀节52，长期使用后连接管51和波纹膨胀节52的内壁可能会存在破损的情况，为此，在本实施例中，与气动吹扫阀54连接的连接管51还连通有泄放收集罐8，泄放收集罐8能够将泄漏在连接管51或者波纹膨胀节52漏出的甲醇进行收集，为了能够将泄漏的甲醇统一排放，泄放收集罐8连接有泄放阀81，泄放收集罐8处设置有液位传感器82。液位传感器82检测液位，泄放阀81再根据液位确定是否打开，以确定是否需要将甲醇泄放。
41.为了能够使甲醇输送管5实现自动补压和自动排放泄漏的甲醇溶液，在本实施例中，船舶用甲醇双燃料发动机还包括甲醇ecu 91、上位机92、甲醇浓度检测仪93和甲醇系统开关94，甲醇ecu 91分别与气动吹扫阀54、温度传感器55、液位传感器82、上位机92、甲醇浓度检测仪93和甲醇系统开关94电连接。
42.为了能够实现对甲醇输送管5的管压进行自动检测，在本实施例中，甲醇输送管5设置有管压传感器56。管压传感器56能够将检测到的压力信号传递给甲醇ecu 91，甲醇ecu 91再控制甲醇输送管5的甲醇压力。
43.在本实施例中，甲醇ecu 91可以是集中式或分布式的控制器，比如，甲醇ecu 91可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制各部件实现其功能。
44.船舶用甲醇双燃料发动机还包括控制线束95、故障显示灯、喷醇指示灯、和固定式甲醇浓度检测仪93；甲醇ecu 91通过控制线束95与故障显示灯、喷醇指示灯、和固定式甲醇
浓度检测仪93电连接。
45.甲醇ecu 91通过can模式，直接读取原机柴油调速器的转速信号来判断发动机工作状况、同时读取甲醇输送管5中甲醇温度和压力，以确定甲醇喷射；甲醇ecu 91还读取温度传感器55的温度信号，控制废气旁通阀41的阀门开度，进而通过控制废气引入量实现进气流量的调节；上位机92作为甲醇喷射控制界面、故障显示灯、甲醇系统开关94、喷醇指示灯和固定式甲醇浓度检测仪93显示界面的集成，可以同时显示发动机转速、进气压力、油门开度甲醇浓度、甲醇输送管5的运行状况等信号。
46.故障显示灯用于显示各个传感器的信号状态和简单故障指示；喷醇指示灯用于显示船舶是否处于双燃料工作模式；甲醇系统开关94用于手动调换柴油机工作状态处于柴油甲醇双燃料模式或是原机的纯柴油模式；固定式甲醇浓度检测仪93有四个，一个安装在发动机曲轴箱门盖板，检测曲轴箱内的甲醇浓度，三个安装在发动机机旁，其中一个检测低压甲醇管系连接管51环形空间的甲醇浓度，另两个检测空气氛围中的甲醇浓度，用以确保甲醇无泄漏；甲醇电子控制系统通过can模式读取柴油机原机的转速、冷却液温度和油门信号。
47.该实用新型的工作原理为：
48.步骤1：启动时采用纯柴油模式，启动后打开甲醇ecu 91开关，甲醇ecu 91会依据发动机的运行状态作出判断，小负荷时仍采用纯柴油模式，当发动机转速、油门开度及甲醇温度、压力满足甲醇喷射条件时，发动机会自行切换到柴油/甲醇双燃料工作模式，依照标定好的甲醇map确定喷醇量，若判定条件不满足时，甲醇系统则不会工作；
49.步骤2：随着发动机转速降低，当发动机工作参数脱离甲醇模式工作范围时，甲醇ecu 91会自动控制甲醇喷射阀53停止喷甲醇；发动机停机后，关闭甲醇系统开关94，即可实现甲醇系统的停机；甲醇系统停止工作，而发动机仍能以纯柴油模式运行，满足船舶对于双燃料发动机的各项要求；
50.步骤3：当船舶发动机机运行于中小负荷时，通过甲醇ecu 91控制每缸一支甲醇喷射阀53处于运行状态，另一支处于停止状态；当船舶发动机运行于高负荷时，通过甲醇ecu 91控制每缸两支甲醇喷射阀53均处于最佳运行状态。
51.此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，包括：发动机主体，所述发动机主体包括机座、机架(1)、进气总管(2)和排气总管(4)，所述机架(1)包括多个缸体，每个所述缸体均覆盖有缸盖(11)，且每个所述缸盖(11)分别与所述排气总管(4)和所述进气总管(2)连接；甲醇输送管(5)，所述甲醇输送管(5)与甲醇源连通，多个所述缸盖(11)通过第一连通管道(6)并联连接于所述甲醇输送管(5)，所述缸盖(11)上设置有安装孔，所述第一连通管道(6)与所述安装孔连通，且每个所述缸盖(11)均通过至少两根所述第一连通管道(6)与所述甲醇输送管(5)连接，每根所述第一连通管道(6)均设置有甲醇喷射阀(53)，所述甲醇输送管(5)包括多个连接管(51)和多个波纹膨胀节(52)，多个所述连接管(51)与多个所述缸盖(11)一一对应设置，相邻所述连接管(51)通过所述波纹膨胀节(52)连通。2.根据权利要求1所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，所述缸盖(11)上设置有安装孔，所述安装孔与单个所述缸盖(11)连接的所述第一连通管道(6)数量相同。3.根据权利要求1所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，所述甲醇输送管(5)设置有蓄能器(7)。4.根据权利要求3所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，所述连接管(51)和与所述连接管(51)连通的所述甲醇喷射阀(53)通过一根所述第一连通管道(6)连接，所述连接管(51)为双壁管，所述波纹膨胀节(52)为双壁波纹膨胀节。5.根据权利要求4所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，位于所述甲醇输送管(5)下游的一个所述连接管(51)连接有气动吹扫阀(54)。6.根据权利要求5所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，与所述气动吹扫阀(54)连接的所述连接管(51)连通有蓄能器(7)，且与所述气动吹扫阀(54)连接的所述连接管(51)设置有温度传感器(55)。7.根据权利要求6所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，与所述气动吹扫阀(54)连接的所述连接管(51)还连通有泄放收集罐(8)，所述泄放收集罐(8)连接有泄放阀(81)，所述泄放收集罐(8)处设置有液位传感器(82)。8.根据权利要求7所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，还包括甲醇ecu(91)、上位机(92)、甲醇浓度检测仪(93)和甲醇系统开关(94)，所述甲醇ecu(91)分别与所述气动吹扫阀(54)、温度传感器(55)、液位传感器(82)、上位机(92)、甲醇浓度检测仪(93)和甲醇系统开关(94)电连接。9.根据权利要求1所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，所述甲醇输送管(5)设置有管压传感器(56)。10.根据权利要求1所述的船舶用甲醇双燃料发动机，其特征在于，所述进气总管(2)、排气总管(4)上分别还设置有安全阀(21)。

技术总结
本实用新型涉及船用发动机技术领域，尤其涉及一种船舶用甲醇双燃料发动机。其包括发动机主体和甲醇输送管，甲醇输送管包括多个连接管和多个波纹膨胀节，多个连接管与多个缸盖一一对应设置，相邻连接管通过所述波纹膨胀节连通。甲醇输送管包括多个连接管和多个波纹膨胀节，连接管与波纹膨胀节间隔设置，波纹膨胀节将相邻的连接管连通，由于波纹膨胀节的长度可调，能够保证连接管能够与第一连通管道实现连接，保证第一连通管道能够与缸盖实现连接。保证第一连通管道能够与缸盖实现连接。保证第一连通管道能够与缸盖实现连接。


技术研发人员：邵澍晖 钱跃华 王传娟 夏倩 刘博 黑小芙 文李明 李韬 龚嫚 张艳朋 包东明 黄汉龙 张继光 刘利军 张红涛 王园 聂昊鹏 逯雨威 尚秋成 张耀中 谢小挺
受保护的技术使用者：中船动力研究院有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/6/17